다발형 전극을 이용한 인공 전단력 감지 디지털 촉각센서

Abstract

촉각센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 요즘, 특히 신소재를 이용한 촉각센서가 다양하게 연구되고 있는데 재료적 특성에 기반을 둔 센서는 센서가 갖는 감지 범위 및 감도를 쉽게 제어할 수 없다는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 생체 친화적인 촉각센서 개발을 위해서는 센서의 소형화가 반드시 필요한데 기존의 센서는 재료의 균일도와 소형화에 대한 크기의 제약이 있다는 문제점이 대두되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 구조적 특성을 기반으로 한 sub-㎛ 크기의 다발형 전극을 이용한 디지털 촉각센서를 개발했다. 특히 인간의 지문을 모방한 생체모방형 지문 구조를 적용하여 특정 물체의 표면 정보를 효과적으로 감지할 수 있도록 설계하였다. 뿐만 아니라 다발형 전극을 통해 shear force의 크기를 감지하고 단순한 구조 변화로 특정 범위의 감도를 향상시키도록 구현하고자 한다.

제작한 센서를 통해 기초적인 shear force 감지, shear force를 인가하는 tip의 Young’s modulus, friction coefficient 차이 및 외부 진동에 대한 감지 특성 실험을 진행했고, 궁극적으로는 일정한 주기를 갖는 표면 감지 실험을 진행하여 출력 특성을 확보하였다. 본 논문에서는 이와 같이 다발형 전극과 생체모방형 지문을 적용하여 향상된 감지 범위 및 감도를 갖는 다발형 전극을 이용한 디지털 촉각센서를 소개하고자 한다.